联轴器硬度对空调器振动影响的研究及应用

(格力电器（合肥）有限公司，安徽合肥 230088)

联轴器用于将两根轴联接在一起，使它们一起旋转，并传递扭矩，也可用作安全装置的零件。空调行业中用联轴器来连接多个离心风叶，安装在电机的转动轴和传动轴之间，如图1所示，从而通过电机的转动带动多个离心风叶同时转动。

图1 联轴器装配原理图

联轴器由轴套和橡胶体组成，轴套和联接体材料的选用要求按表1，联轴器轴套、橡胶体的运动特性会直接影响联轴器工作的可靠性，例如联轴器橡胶体的硬度选择不合理将导致联轴器振动异响，甚至导致整机噪声超标[1]。

表1 联轴器材料

本文使用隔振原理，结合有限元仿真及振动测试分析，研究某空调内机转速附近区间内由于联轴器硬度选取不当引起的噪声振动问题。

1.异常噪声振动问题描述

空调联轴器的实际装配模型如图2所示，离心风叶、联轴器固定在传动轴上，电机通过传动轴、联轴器带动离心风叶，电机支架、电机、离心风叶、传动轴、轴承支架和联轴器作为一个整体。

图2 空调联轴器装配示意图

某开发过程中空调内机，内机风扇电机达到最高转速1200rpm时，内机存在明显的“嗡嗡”声，且联轴器位置存在肉眼可见的低频位移，主观评价难以接受[2]。

分析不同转速下电机支架位置振动数据，振动并没有明显的随转速增加而增加的趋势，主要是在1200rpm时突然增加，如图3所示。从频谱上看，振动主要由电机一倍频（20Hz）激励引起[3]，如图4所示。

图3 不同转速下振动对比

图4 1200rpm时振动加速度频谱

2.内机系统有限元分析

电机支架及风机支架采用固定约束的方式，建立电机、传动轴、离心风扇、联轴器系统的有限元模型，如图5所示。

图5 联轴器系统有限元模型

通过有限元仿真，联轴器橡胶采用70硬度时，联轴器存在19.8Hz的模态，模态振型为联轴器两侧离心风扇相对摆动，见图6。该频率与电机1200rpm时的基频（20Hz）重合，电机基频激励力激发起该模态，产生共振，导致无法接受的噪声振动问题[4]。

图6 联轴器系统模态振型（硬度70 模态频率19.8Hz）

表2 联轴器参数

3.优化结果验证

使用硬度优化后的联轴器，同样测试电机支座处的振动加速度。较70度的联轴器，匹配硬度为60度的联轴器时，1200rpm时的电机基频振动加速度由23.15m/s2降低至2.3m/s2，异常噪声消失，主观评价可接受，优化效果明显，如图7所示。

图7 硬度优化前后振动加速度对比

4.总结

针对某空调内机开发过程中存在的异常噪声振动问题，结合隔振理论，通过有限元仿真和振动测试数据的分析，将问题锁定为联轴器橡胶硬度选择不合理。

优化前后的振动测试数据对比及主观评价表明，联轴器硬度对空调内机的振动噪声影响明显，优化效果显著。